文/陳根

壓縮超快攝影（CUP）是一種新興的強有力的技術(shù)，它可以在一次拍攝中對不可重復(fù)或難以產(chǎn)生的瞬態(tài)事件進行成像。盡管其已取得了許多進展，但現(xiàn)有的CUP技術(shù)只能在可見光和近紅外波長下工作。

而要想捕捉以光速飛行的微小粒子，則還需要感知到更短的波長。比如，在紫外甚至X射線范圍內(nèi)做到這一點，就是朝著這個目標邁出的顯著一步。

為了克服這些局限，加拿大國家科學(xué)研究所（National Institute of la Recherche Scientifique）開發(fā)了名為UV-CUP（壓縮超快攝影）的攝像機。該設(shè)備被稱為世界上最快的紫外線照相機，它能夠捕捉僅持續(xù)一皮秒的超快事件，其速度足以實時看到紫外線光子在空氣中飛行。

首先，研究小組開發(fā)出了一種特殊的光電陰極，并將其集成到一種被稱為條紋相機（streak camera）中，這是一種專門為測量超快光學(xué)現(xiàn)象而開發(fā)的設(shè)備。此外，研究小組還需要開發(fā)一種新的算法來獲取數(shù)據(jù)并從中構(gòu)建圖像。

這也對應(yīng)著使用相機的兩個步驟，即在數(shù)據(jù)采集中，先將瞬時事件中的信息擠壓成一個快照。再將快照被輸入到重建算法中，以檢索出電影。

當然，盡管UV-CUP是世界上速度最快的相機，但它仍然可以改進。例如，選擇的光電陰極效率有限，因此研究人員希望探索其他類型的材料。關(guān)于重建，研究人員表示，該算法已經(jīng)大大提高了質(zhì)量，但它仍然需要相當長的時間。為了提高它的速度，未來或許將利用人工智能來改進它。

目前，UV-Cup正被送往法國的一個研究實驗室，在那里它將被用來捕捉不同的物理現(xiàn)象。這可能包括激光等離子體的產(chǎn)生和紫外熒光，這可能有助于改善用于診斷疾病的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，UV-CUP也有望在基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)中找到更多應(yīng)用。

其研究結(jié)果已發(fā)表在《激光與光子學(xué)評論》雜志上。